CN115571117A - 车辆纵向控制方法、计算机设备、存储介质及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及自动驾驶技术领域，具体提供一种车辆纵向控制方法、计算机设备、存储介质及车辆，旨在解决提高车辆纵向控制的可靠性与稳定性的问题。为此目的，本发明提供的方法包括根据车辆的规划行驶轨迹信息，依次对停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式与瞬态加减速模式的成立条件进行判断，以确定初始控制模式；按照初始控制模式并根据规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制。通过上述方法，在控制车辆进行自动驾驶时即使涵盖了高速巡航、城区跟车和自动泊车等多种不同的自动驾驶任务，也可以根据规划行驶轨迹信息，自适应且平滑地切换不同的模式，从而显著提高车辆纵向控制的可靠性与稳定性，进而提高车辆的驾驶舒适性与安全性。

Description

车辆纵向控制方法、计算机设备、存储介质及车辆
技术领域
本发明涉及自动驾驶技术领域，具体涉及一种车辆纵向控制方法、计算机设备、存储介质及车辆。
背景技术
在控制车辆进行行泊一体的点对点自动驾驶时往往会涵盖高速巡航、城区跟车和自动泊车等多种不同的自动驾驶任务。由于不同的自动驾驶任务对车辆纵向控制的要求可能不同，因而在控制车辆进行行泊一体的点对点自动驾驶时需要保证车辆纵向控制具有较高的可靠性与稳定性，进而提高车辆的驾驶的舒适性与安全性。
相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
为了克服上述缺陷，提出了本发明，以提供解决或至少部分地解决在控制车辆进行行泊一体的点对点自动驾驶时如何提高车辆纵向控制的可靠性与稳定性的技术问题的车辆纵向控制方法、计算机设备、存储介质及车辆。
在第一方面，提供一种车辆纵向控制方法，所述方法包括：设定对车辆进行纵向控制的智驾控制模式，其中，所述智驾控制模式包括停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式和瞬态加减速模式；获取在当前控制周期内车辆的规划行驶轨迹信息；根据所述规划行驶轨迹信息，依次对所述停车模式、所述定速巡航模式、所述稳态加减速模式与所述瞬态加减速模式的成立条件进行判断，以确定一个智驾控制模式作为当前控制周期的初始控制模式；在当前控制周期内按照所述初始控制模式并根据所述规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制。
在上述车辆纵向控制方法的一个技术方案中，所述规划行驶轨迹信息包括多个按照时间由先至后排列的目标点，所述目标点至少包含车辆在所述目标点对应时刻的目标速度和目标加速度，所述方法还包括通过下列方式确定当前控制周期的初始控制模式：步骤S11：判断所述目标速度是否满足所述停车模式的成立条件；若是，则所述初始控制模式是所述停车模式；若否，则转至步骤S12：步骤S12：判断所述目标加速度是否满足所述定速巡航模式的成立条件；若是，则所述初始控制模式是所述定速巡航模式；若否，则转至步骤S13；步骤S13：判断由所述目标加速度确定的目标加加速度是否满足所述稳态加减速模式的成立条件；若是，则所述初始控制模式是所述稳态加减速模式；若否，则所述初始控制模式是所述瞬态加减速模式。
在上述车辆纵向控制方法的一个技术方案中，所述方法还包括通过下列方式判断 在当前控制周期内车辆的行驶轨迹参数
Figure 934939DEST_PATH_IMAGE001
是否满足其对应的智驾控制模式的成立条件： 根据所述行驶轨迹参数
Figure 748174DEST_PATH_IMAGE001
的类型，分别确定参数阈值的下限值
Figure 777310DEST_PATH_IMAGE002
和上限值
Figure 345694DEST_PATH_IMAGE003
；对所 述行驶轨迹参数
Figure 30754DEST_PATH_IMAGE001
与所述参数阈值的下限值
Figure 241155DEST_PATH_IMAGE002
和上限值
Figure 328060DEST_PATH_IMAGE003
进行比较；若
Figure 801767DEST_PATH_IMAGE004
且持续预设时长，则判定满足所述成立条件；若
Figure 36439DEST_PATH_IMAGE005
且上一控制周期的初始 控制模式也是所述行驶轨迹参数
Figure 988214DEST_PATH_IMAGE006
对应的初始控制模式，则判定满足所述成立条件；若
Figure 195205DEST_PATH_IMAGE007
，则判定不满足所述成立条件；其中，当所述行驶轨迹参数
Figure 839813DEST_PATH_IMAGE006
分别是所述目标 速度、所述目标加速度和所述目标加加速度时所述行驶轨迹参数
Figure 296202DEST_PATH_IMAGE006
对应的初始控制模式 分别是所述停车模式、所述定速巡航模式和所述稳态加减速模式。
在上述车辆纵向控制方法的一个技术方案中，“设定对车辆进行纵向控制的智驾控制模式”的步骤具体包括：
步骤S21：通过下列方式设定所述智驾控制模式的初始策略；获取车辆的规划行驶轨迹信息，其中，所述规划行驶轨迹信息包括多个按照时间由先至后排列的目标点，所述目标点至少包含车辆在所述目标点对应时刻的目标位置、目标速度和目标加速度；对根据车辆的目标位置与实际位置确定的位置误差进行比例控制得到速度补偿值，对根据车辆的目标速度、实际速度与所述速度补偿值确定的速度误差进行比例控制得到加速度补偿值，对根据车辆的目标加速度、实际加速度与所述加速度补偿值确定的加速度误差进行比例控制得到加速度反馈扭矩；根据车辆的目标加速度与所述加速度补偿值得到补偿后的目标加速度，将所述补偿后的目标加速度与车辆质量的乘积作为加速度阻力扭矩，将所述加速度阻力扭矩与车辆的行驶阻力扭矩的加和结果作为加速度前馈扭矩；根据所述加速度反馈扭矩与所述加速度前馈扭矩，确定车辆的轮端扭矩；步骤S22：将所述初始策略作为所述瞬态加减速模式的控制策略，以形成所述瞬态加减速模式；步骤S23：通过下列方式对“根据所述加速度反馈扭矩与所述加速度前馈扭矩，确定车辆的轮端扭矩”的步骤进行调整，以分别形成所述停车模式、所述定速巡航模式和所述稳态加减速模式：对所述位置误差进行积分控制得到位置误差积分扭矩，根据所述加速度反馈扭矩、所述加速度前馈扭矩与所述位置误差积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩，以形成所述停车模式；对所述速度误差进行积分控制得到速度误差积分扭矩，根据所述加速度反馈扭矩、所述加速度前馈扭矩与所述速度误差积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩，以形成所述定速巡航模式；对所述加速度误差进行积分控制得到加速度误差积分扭矩，根据所述加速度反馈扭矩、所述加速度前馈扭矩与所述加速度误差积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩，以形成所述稳态加减速模式。
在上述车辆纵向控制方法的一个技术方案中，所述方法还包括：将所述初始策略作为对车辆进行纵向控制的纵向超控模式的控制策略，以形成所述纵向超控模式；在“根据所述规划行驶轨迹信息，依次对所述停车模式、所述定速巡航模式、所述稳态加减速模式与所述瞬态加减速模式的成立条件进行判断，以确定一个智驾控制模式作为当前控制周期的初始控制模式”的步骤之前，所述方法还包括：判断是否满足所述纵向超控模式的成立条件，其中，所述成立条件包括车辆加速踏板的扭矩请求信息大于由所述规划行驶轨迹信息确定的扭矩请求信息或者接收到车辆的底盘稳定控制系统输出的扭矩干预指令，所述扭矩请求信息包括加速度信息；若是，则将所述纵向超控模式作为当前控制周期的初始控制模式，在当前控制周期内按照所述初始控制模式并根据所述车辆加速踏板的扭矩请求信息或所述扭矩干预指令对车辆进行纵向控制，同时不再执行“根据所述规划行驶轨迹信息，依次对所述停车模式、所述定速巡航模式、所述稳态加减速模式与所述瞬态加减速模式的成立条件进行判断，以确定一个智驾控制模式作为当前控制周期的初始控制模式”的步骤和“在当前控制周期内按照所述初始控制模式并根据所述规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制”的步骤；若否，继续执行“根据所述规划行驶轨迹信息，依次对所述停车模式、所述定速巡航模式、所述稳态加减速模式与所述瞬态加减速模式的成立条件进行判断，以确定一个智驾控制模式作为当前控制周期的初始控制模式”的步骤；
和/或，“设定所述智驾控制模式的初始策略”的步骤还包括：
在检测到车辆上电动机提供的能量回收扭矩无法满足所述车辆的轮端扭矩的需求时，根据所述能量回收扭、所述轮端扭矩与所述补偿后的目标加速度，生成制动压力指令并将所述制动压力指令发送至车辆的制动控制单元，以使所述制动控制单元能够根据所述制动压力指令控制车辆减速。
在上述车辆纵向控制方法的一个技术方案中，在当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式均是智驾控制模式且当前控制周期的初始控制模式是所述停车模式或所述定速巡航模式或所述稳态加减速模式的情况下，在“在当前控制周期内按照所述初始控制模式并根据所述规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制”的步骤之前，所述方法还包括通过下列方式对当前控制周期的初始控制模式进行修正：
判断当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式是否相同；
若相同，则不进行修正；若不同，则通过下列方式进行修正：
获取在上一控制周期对车辆进行纵向控制时的上周期轮端扭矩；获取根据当前控制周期的初始控制模式与规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制得到的所述加速度反馈扭矩和所述加速度前馈扭矩；根据所述上周期轮端扭矩、所述加速度反馈扭矩与所述加速度前馈扭矩，并通过下列公式计算积分控制的初始值；
Figure 317247DEST_PATH_IMAGE008
，
Figure 909903DEST_PATH_IMAGE009
表示积分控制的初始值，
Figure 928674DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 137939DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 900358DEST_PATH_IMAGE012
分别 表示所述上周期轮端扭矩、所述加速度反馈扭矩与所述加速度前馈扭矩；
根据所述积分控制的初始值对误差项进行积分控制得到误差项积分扭矩，根据所述加速度反馈扭矩、所述加速度前馈扭矩与所述误差项积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩，以形成修正后的初始控制模式；其中，当所述初始控制模式分别是所述停车模式、所述定速巡航模式和所述稳态加减速模式时所述误差项分别是所述位置误差、所述速度误差和所述加速度误差，所述误差项积分扭矩分别是所述位置误差积分扭矩、所述速度误差积分扭矩和所述加速度误差积分扭矩。
在上述车辆纵向控制方法的一个技术方案中，所述方法还包括在当前控制周期未处于扭矩过渡控制时通过下列方式对当前控制周期的初始控制模式进行修正：判断当前控制周期是否满足扭矩过渡控制的进入条件；若是，则启动新一轮扭矩过渡控制并将当前控制周期的初始控制模式修正成过渡控制模式；若否，则不启动新一轮扭矩过渡控制并不对当前控制周期的初始控制模式进行修正；其中，所述过渡控制模式是指：根据上一控制周期得到的车辆的上周期轮端扭矩与预设的扭矩变化斜率，对按照当前控制周期的初始控制模式与规划行驶轨迹信息得到的当前周期轮端扭矩进行修正，以缩小所述上周期轮端扭矩与所述当前周期轮端扭矩之间的差距，进而根据修正后的所述当前周期轮端扭矩对车辆进行纵向控制；
并且其中，若当前控制周期的初始控制模式包含误差项，则控制所述初始控制模式停止对所述误差项进行积分控制，当所述初始控制模式分别是所述停车模式、所述定速巡航模式和所述稳态加减速模式时所述误差项分别是所述位置误差、所述速度误差和所述加速度误差；所述进入条件包括：当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式分别是所述智驾控制模式和所述纵向超控模式，或者当前控制周期为对车辆进行纵向控制的首个控制周期，或者当前控制周期的初始控制模式是所述瞬态加减速模式且上一控制周期的初始控制模式是所述停车模式或所述定速巡航模式或所述稳态加减速模式；
和/或，所述方法还包括在当前控制周期处于扭矩过渡控制时通过下列方式对当前控制周期的初始控制模式进行修正：判断当前控制周期是否满足扭矩过渡控制的进入条件和退出条件；若满足进入条件且满足退出条件，则不对当前控制周期的初始控制模式进行修正并结束本轮扭矩过渡控制；若满足进入条件且不满足退出条件，则将当前控制周期的初始控制模式修正成过渡控制模式；若不满足进入条件且满足退出条件，则不对当前控制周期的初始控制模式进行修正并结束本轮扭矩过渡控制；若不满足进入条件且不满足退出条件，则将当前控制周期的初始控制模式修正成上一控制周期实际采用的控制模式，所述实际采用的控制模式是初始控制模式或过渡控制模式；其中，所述退出条件包括：当前控制周期的上一控制周期对应的修正之前与修正之后的轮端扭矩之间的偏差绝对值小于预设的偏差阈值，以及在当前控制周期之前第二个控制周期对应的修正之前与修正之后的轮端扭矩之间的偏差绝对值大于等于预设的偏差阈值。
在第二方面，提供一种计算机设备，该计算机设备包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行上述车辆纵向控制方法的技术方案中任一项技术方案所述的车辆纵向控制方法。
在第三方面，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质其中存储有多条程序代码，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述车辆纵向控制方法的技术方案中任一项技术方案所述的车辆纵向控制方法。
在第四方面，提供一种车辆，该车辆包括上述计算机设备的技术方案上述的计算机设备。
本发明上述一个或多个技术方案，至少具有如下一种或多种有益效果：
在实施本发明的技术方案中，可以先设定对车辆进行纵向控制的智驾控制模式，其中，智驾控制模式包括停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式和瞬态加减速模式；然后，针对每个控制周期分别按照下列方式对车辆进行纵向控制：获取在当前控制周期内车辆的规划行驶轨迹信息；根据规划行驶轨迹信息，依次对停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式与瞬态加减速模式的成立条件进行判断，以确定一个智驾控制模式作为当前控制周期的初始控制模式；最后，在当前控制周期内按照初始控制模式并根据规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制。
在控制车辆进行行泊一体的点对点自动驾驶时即使涵盖了高速巡航、城区跟车和自动泊车等多种不同的自动驾驶任务，通过上述实施方式也可以根据规划行驶轨迹信息，自适应且平滑地切换不同的智驾控制模式，从而能够显著提高车辆纵向控制的可靠性与稳定性，进而提高了车辆的驾驶舒适性与安全性。
进一步，在实施本发明的技术方案中，在当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式不同的情况下，还可以对当前控制周期的初始控制模式进行修正判断并根据判断的结果选择性地进行修正，以避免由于前后两个控制周期的控制模式类型发生改变，可能导致车辆的轮端扭矩的变化量较大，致使车辆的安全性和舒适性降低的问题。
具体而言，在当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式均是智驾控制模式且当前控制周期的初始控制模式是停车模式或定速巡航模式或稳态加减速模式的情况下，可以根据上周期轮端扭矩、当前控制周期的加速度反馈扭矩与加速度前馈扭矩，计算积分控制的初始值，根据积分控制的初始值对初始控制模式中的误差项进行积分控制得到误差项积分扭矩，并且根据加速度反馈扭矩、加速度前馈扭矩与误差项积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩，以形成修正后的初始控制模式。
在当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式分别是智驾控制模式和纵向超控模式，或者当前控制周期为对车辆进行纵向控制的首个控制周期，或者当前控制周期的初始控制模式是瞬态加减速模式且上一控制周期的初始控制模式是停车模式或定速巡航模式或稳态加减速模式的情况下，可以根据上一控制周期得到的车辆的上周期轮端扭矩与预设的扭矩变化斜率，对按照当前控制周期的初始控制模式与规划行驶轨迹信息得到的当前周期轮端扭矩进行修正，以缩小上周期轮端扭矩与当前周期轮端扭矩之间的差距，进而根据修正后的当前周期轮端扭矩对车辆进行纵向控制。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。其中：
图1是车辆纵向控制的控制原理示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的车辆纵向控制方法的主要步骤流程示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的从智驾控制模式中确定当前控制周期的初始控制模式的方法的主要步骤流程示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的设定对车辆进行纵向控制的智驾控制模式的方法的主要步骤流程示意图；
图5是根据本发明的一个实施例的智驾控制模式的初始策略的逻辑框图示意图；
图6是根据本发明的一个实施例的停车模式的控制策略的逻辑框图示意图；
图7是根据本发明的一个实施例的定速巡航模式的控制策略的逻辑框图示意图；
图8是根据本发明的一个实施例的稳态加减速模式的控制策略的逻辑框图示意图；
图9是根据本发明的一个实施例的对当前控制周期的初始控制模式进行修正的方法的主要步骤流程示意图；
图10是根据本发明的一个实施例的计算机设备的主要结构框图示意图；
图11是根据本发明的一个实施例的计算机设备的硬件结构的示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中，“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质，比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。术语“A和/或B”表示所有可能的A与B的组合，比如只是A、只是B或者A和B。
这里先解释本发明涉及到的一些术语。
车辆的纵向控制主要是对车辆的位置、速度和加速度等进行控制。如图1所示，在纵向控制过程中将车辆位置的位置误差输入到控制器1可以得到速度补偿值，将目标车速及速度补偿值的加和结果减去实际车速就可以得到速度误差，将速度误差输入到控制器2可以得到加速度补偿值，将目标加速度及加速度补偿值的加和结果作为补偿后的加速度并输入至控制器3可以得到轮端扭矩，按照该轮端扭矩对车轮进行扭矩控制，可以使得车辆的实际位置、实际速度、实际加速度分别达到目标位置、目标速度和目标加速度。
首先对本发明实施例的车辆的纵向控制方法进行说明。
一、第一个车辆的纵向控制方法实施例
参阅附图2，图2是根据本发明的一个实施例的车辆的纵向控制方法的主要步骤流程示意图。如图2所示，本发明实施例中的车辆的纵向控制方法主要包括下列步骤S101至步骤S104。
步骤S101：设定对车辆进行纵向控制的智驾控制模式，其中，智驾控制模式可以包括停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式和瞬态加减速模式。
停车模式是指以停车为目的的纵向控制模式；定速巡航模式是指以维持车辆速度保持在目标速度不变为目的的纵向控制模式；稳态加减速模式是指不需要快速响应车辆的加速或减速需求，使得车辆在短时间内完成加速或减速，而是以控制车辆逐步、稳定地完成加速或减速为目的的纵向控制模式；瞬态加减速模式是以快速响应车辆的加速或减速需求，使得车辆在短时间内完成加速或减速为目的的纵向控制模式。例如，在对车辆进行自动泊车时可以按照停车模式对车辆进行纵向控制，使得车辆可以准确地泊入车位；控制车辆在高速公路上行驶时可以按照定速巡航模式对车辆进行纵向控制，使得车速维持在目标速度。
步骤S102：获取在当前控制周期内车辆的规划行驶轨迹信息。
在控制车辆自动行驶时会先规划出车辆的行驶轨迹信息（即规划行驶轨迹信息），然后控制车辆按照规划行驶轨迹信息自动行驶。
规划行驶轨迹信息可以包括多个按照时间由先至后排列的目标点，目标点至少包括时间信息、车辆位置、车辆速度、车辆加速度、航向角等参数的目标值，即目标点至少包含了车辆在目标点对应时刻的目标位置、目标速度和目标加速度。需要说明的是，本发明实施例不对行驶轨迹信息的规划方法进行具体限定，只要能够获取到规划完成的行驶轨迹信息即可。
步骤S103：根据规划行驶轨迹信息，依次对停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式与瞬态加减速模式的成立条件进行判断，以确定一个智驾控制模式作为当前控制周期的初始控制模式。
在不同的驾驶场景下车辆的目标位置、目标速度和目标加速度也会不同，因而可以根据车辆的规划行驶轨迹信息分析出车辆的驾驶场景，进而根据驾驶场景来选择匹配的智驾控制模式作为初始控制模式。
在本发明实施例中可以为不同的智驾控制模式设置不同的成立条件，然后再分析规划行驶轨迹信息是否满足设置的成立条件。若满足某个智驾控制模式的成立条件，就表明这个智驾控制模式与车辆当前的驾驶场景是匹配的。例如，若规划行驶轨迹信息满足停车模式的成立条件，就表明车辆当前的驾驶场景与停车相关的场景如泊车场景。
在本发明实施例中可以对每个智驾控制模式设定不同的优先级，按照优先级由高至低的顺序依次进行成立条件判断，当判断出满足某个智驾控制模式的成立条件之后就直接将这个智驾控制模式作为初始控制模式，不再对剩余的智驾控制模式进行判断了。其中，对停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式和瞬态加减速模式的优先级依次降低。
参阅附图3，在一个可能的实施方式中，可以通过下列步骤S1031至步骤S1033，从停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式与瞬态加减速模式中确定一个智驾控制模式作为初始控制模式。
步骤S1031：判断目标速度是否满足停车模式的成立条件；若满足，则确定初始控制模式是停车模式；若不满足，则转至步骤S1032。在停车相关的驾驶场景中车辆的速度通常会比较小，因而可以根据目标速度的大小来判断车辆是否处于停车相关的驾驶场景，也即判断是否满足停车模式的成立条件。
步骤S1032：判断目标加速度是否满足定速巡航模式的成立条件；若满足，则确定初始控制模式是定速巡航模式；若不满足，则转至步骤S1033。
在定速巡航的驾驶场景中由于车速要维持在目标速度，使得车辆的加速度会比较小，因而可以根据目标加速度的大小来判断车辆是否处于定速巡航的驾驶场景中，也即判断是否满足定速巡航模式的成立条件。
步骤S1033：判断由目标加速度确定的目标加加速度是否满足稳态加减速模式的成立条件；若满足，则确定初始控制模式是稳态加减速模式；若不满足，则确定初始控制模式是瞬态加减速模式。
目标加加速度是指目标加速度在单位时间内的变化量。若目标加加速度比较大则表明目标加速度在单位时间内的变化量比较大，即车辆正在快速地加速或减速；若目标加加速度比较大则表明目标加速度在单位时间内的变化量比较小，即车辆正在稳定地进行加速或减速。因而，可以根据目标加加速度的大小来判断车辆是处于快速加减速的驾驶场景，还是处于稳定进行加减速的驾驶场景，也即判断是满足瞬态加减速模式的成立条件还是满足稳态加减速模式的成立条件。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需求灵活设置单位时间的具体数值，例如单位时间可以是1s。
基于上述步骤S1031至步骤S1033所述的方法，可以根据规划行驶轨迹信息中的目标速度、目标加速度和目标加加速度，准确地判断出是否满足停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式与瞬态加减速模式的成立条件，从而能够准确地确定出当前控制周期的初始控制模式。
下面对上述步骤S1031至步骤S1033中判断目标速度、目标加速度和目标加加速度 是否分别满足停车模式、定速巡航模式和稳态加减速模式的成立条件的方法进行说明。由 于在本发明实施例中根据目标速度、目标加速度和目标加加速度判断是否满足各自对应的 智驾控制模式的成立条件的方法是类似的，为了描述简洁，将当前控制周期内的目标速度、 目标加速度和目标加加速度统一描述为“行驶轨迹参数
Figure 613100DEST_PATH_IMAGE006
”，根据这个“行驶轨迹参数
Figure 333931DEST_PATH_IMAGE006
”对上述成立条件的判断方法进行说明。
具体而言，在本发明实施例中可以通过下列步骤11至步骤12判断行驶轨迹参数
Figure 764912DEST_PATH_IMAGE001
是否满足其对应的智驾控制模式的成立条件。需要说明的是，当行驶轨迹参数
Figure 127760DEST_PATH_IMAGE001
分 别是目标速度、目标加速度和目标加加速度时行驶轨迹参数
Figure 960587DEST_PATH_IMAGE001
对应的初始控制模式分别 是停车模式、定速巡航模式和稳态加减速模式。
步骤11：根据行驶轨迹参数
Figure 55582DEST_PATH_IMAGE001
的类型，分别确定参数阈值的下限值
Figure 973860DEST_PATH_IMAGE002
和上限 值
Figure 140399DEST_PATH_IMAGE003
。行驶轨迹参数
Figure 562153DEST_PATH_IMAGE001
的类型包括车辆的速度、加速度和加加速度。本领域技术人员可 以根据实际需求灵活设置不同类型的行驶轨迹参数
Figure 93628DEST_PATH_IMAGE001
对应的参数阈值的下限值
Figure 233623DEST_PATH_IMAGE002
和 上限值
Figure 203853DEST_PATH_IMAGE003
。例如，在一些优选实施方式中，速度对应的下限值
Figure 745692DEST_PATH_IMAGE002
和上限值
Figure 448069DEST_PATH_IMAGE003
可以分别 是
Figure 75360DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 583701DEST_PATH_IMAGE014
，加速度对应的下限值
Figure 980048DEST_PATH_IMAGE002
和上限值
Figure 853326DEST_PATH_IMAGE003
可以分别是
Figure 967912DEST_PATH_IMAGE015
和
Figure 14366DEST_PATH_IMAGE016
，加加速度对应的下限值
Figure 734060DEST_PATH_IMAGE002
和上限值
Figure 840556DEST_PATH_IMAGE003
可以分别是
Figure 442439DEST_PATH_IMAGE017
和
Figure 230266DEST_PATH_IMAGE018
。
步骤12：对行驶轨迹参数
Figure 601205DEST_PATH_IMAGE001
与参数阈值的下限值
Figure 878602DEST_PATH_IMAGE002
和上限值
Figure 905464DEST_PATH_IMAGE003
进行比较。 若
Figure 293720DEST_PATH_IMAGE019
且持续预设时长，则判定行驶轨迹参数
Figure 784744DEST_PATH_IMAGE001
满足其对应的智驾控制模式的成 立条件，其中，预设时长的具体数值也可以根据行驶轨迹参数
Figure 170726DEST_PATH_IMAGE001
的类型确定，不同类型的 行驶轨迹参数
Figure 747201DEST_PATH_IMAGE001
对应的预设时长可以相同也可以不同，本领域技术人员可以根据实际需 求灵活设置预设时长的具体数值。例如，在一些优选实施方式中车辆的速度、加速度和加加 速度对应的预设时长都可以是0.2s。
若
Figure 939148DEST_PATH_IMAGE020
且上一控制周期的初始控制模式也是行驶轨迹参数
Figure 222362DEST_PATH_IMAGE001
对 应的初始控制模式，则判定行驶轨迹参数
Figure 841562DEST_PATH_IMAGE001
满足其对应的智驾控制模式的成立条件。例 如，当行驶轨迹参数
Figure 905333DEST_PATH_IMAGE001
是目标速度时若目标速度满足
Figure 635392DEST_PATH_IMAGE021
的条件且上一控 制周期的初始控制模式也是停车模式，则判定当前控制周期也满足停车模式的成立条件， 继续采用停车模式作为初始控制模式。
若
Figure 773112DEST_PATH_IMAGE007
，则判定行驶轨迹参数
Figure 563213DEST_PATH_IMAGE001
不满足其对应的智驾控制模式的成立条 件。其中，若目标加加速度不满足稳态加减速模式的成立条件，则表明目标加加速度是满足 瞬态加减速模式的成立条件的。
基于上述步骤11至步骤12所述的方法，可以根据目标速度、目标加速度和目标加加速度的大小，对停车模式、定速巡航模式和稳态加减速模式的成立条件进行准确判断，进一步提高初始控制模式的准确性。
步骤S104：在当前控制周期内按照初始控制模式并根据规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制。在本发明实施例中可以按照初始控制模式并且根据规划行驶轨迹信息与车辆的实际轨迹信息（至少包括车辆的实际位置、实际速度和实际加速度）对车辆进行纵向控制，使得车辆的实际位置、实际速度和实际加速度分别达到由规划行驶轨迹信息确定的目标位置、目标速度和目标加速度。
基于上述步骤S101至步骤S104所述的方法，可以根据每个控制周期内的规划行驶轨迹信息准确地确定出每个控制周期的初始控制模式，并按照初始控制模式对车辆进行纵向控制。这样在控制车辆进行行泊一体的点对点自动驾驶时即使涵盖了高速巡航、城区跟车和自动泊车等多种不同的自动驾驶任务，也可以根据规划行驶轨迹信息，自适应且平滑地切换不同的智驾控制模式，从而能够显著提高车辆纵向控制的可靠性与稳定性，进而提高了车辆的驾驶舒适性与安全性。
下面对上述步骤S101中设定对车辆进行纵向控制的智驾控制模式的方法进行说明。具体而言，首先设定智驾控制模式的初始策略，然后采用不同的调整方式对初始策略进行调整，从而得到停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式和瞬态加减速模式。下面分别对设定初始策略的方法和对初始策略进行调整得到各个智驾控制模式的方法进行说明。
（一）设定初始策略的方法
首先参阅附图1，图1示例性示出了车辆纵向控制的控制原理，本发明实施例是基于图1所示的控制原理来设定初始策略，因而本发明实施例中的初始策略同样包含位置控制环节、速度控制环节和加速度控制环节，而与图1所示的控制原理的主要区别在于加速度控制环节。下面结合附图4，对本发明实施例中智驾控制模式的初始策略的设定方法进行说明。如图4所示，在本发明实施例中可以通过下列步骤S1011至步骤S1016设定智驾控制模式的初始策略。
步骤S1011：获取车辆的规划行驶轨迹信息，其中，规划行驶轨迹信息包括多个按照时间由先至后排列的目标点，目标点至少包含车辆在目标点对应时刻的目标位置、目标速度和目标加速度。步骤S1012：对根据车辆的目标位置与实际位置确定的位置误差进行比例控制得到速度补偿值。步骤S1013：对根据车辆的目标速度、实际速度与速度补偿值确定的速度误差进行比例控制得到加速度补偿值。
步骤S1014：对根据车辆的目标加速度、实际加速度与加速度补偿值确定的加速度误差进行比例控制得到加速度反馈扭矩。
由于加速度补偿值是根据速度误差确定的，而速度误差又是基于位置误差确定的，因而上述加速度反馈扭矩是同时基于位置误差、速度误差和加速度误差确定出来，利用这个加速度反馈扭矩确定车辆的轮端扭矩能够使车辆的实际位置、实际速度和实际加速度分别接近于目标位置、目标速度和目标加速度。
步骤S1015：根据车辆的目标加速度与加速度补偿值得到补偿后的目标加速度，将补偿后的目标加速度与车辆质量的乘积作为加速度阻力扭矩，将加速度阻力扭矩与车辆的行驶阻力扭矩的加和结果作为加速度前馈扭矩。
车辆的行驶阻力可以包括坡阻（Slop Resistance）、风阻（Air Resistance）和车辆的滚动阻力（Rolling Resistance）等，车辆的行驶阻力扭矩是指需要克服上述车辆的行驶阻力的扭矩，车辆的行驶阻力扭矩可以包括坡阻扭矩（Slop Resistance Torque）、风阻扭矩（Air Resistance Torque）和滚阻扭矩（Rolling Resistance Torque）。加速度阻力扭矩是指需要克服车辆在按照补偿后的目标加速度行驶时由于车辆质量产生的阻力的扭矩。利用上述加速度阻力扭矩与车辆的行驶阻力扭矩来确定车辆的轮端扭矩，可以使车辆克服上述行驶阻力和由于车辆质量产生的阻力，从使得车辆的实际位置、实际速度和实际加速度更加接近于目标位置、目标速度和目标加速度。
步骤S1016：根据加速度反馈扭矩与加速度前馈扭矩，确定车辆的轮端扭矩。具体地，可以将加速度反馈扭矩与加速度前馈扭矩的加和结果作为车辆的轮端扭矩，也可以对这个加和结果与预设的增益值的乘积作为车辆的轮端扭矩。
参阅附图5，图5示例性示出了上述初始策略的控制原理。如图5所示，初始策略包括位置控制环节、速度控制环节和加速度控制环节。具体地，在位置控制环节中，根据目标位置与实际位置可以得到位置误差，对这个位置误差进行平滑处理可以得到最终位置误差，将最终位置误差输入至比例控制器可以得到速度补偿值。在速度控制环节中，目标速度与速度补偿值的加和结果再减去实际速度可以得到初始速度误差，对初始速度误差进行平滑处理可以得到最终速度误差，将最终速度误差输入至比例控制器可以得到加速度补偿值。在加速度控制环节中，根据目标加速度和加速度补偿值的加和结果可以得到补偿后的加速度，将补偿后的加速度减去实际加速度可以得到加速度误差，将加速度误差输入至比例控制器可以得到加速度反馈扭矩；此外，将补偿后的加速度与车辆质量相乘可以得到加速度阻力扭矩，将加速度阻力扭矩与车辆状态感测器提供的车辆的行驶阻力扭矩相加可以得到加速度前馈扭矩；最后将加速度前馈扭矩和加速度反馈扭矩相加就可以得到初始轮端扭矩。
基于上述步骤S1014至步骤S1016所述的方法，可以在加速度控制环节会分别获取加速度反馈扭矩和加速度前馈扭矩，根据这两个扭矩确定车辆的轮端扭矩，从而可以提高车辆纵向控制的准确性。此外，在本发明实施例中位置控制环节和速度控制环节的控制方法都是比例控制，通过比例控制可以快速地跟踪位置误差和速度误差。
对于使用电能作为动力源的车辆而言，车辆上通常会设置有能量回收系统，在需要对车辆进行制动控制时会优先使用能量回收系统提供的能量回收扭矩对车辆进行制动控制，而在能量回收系统提供的能量回收扭矩无法满足制动控制需求时再使用车辆上的机械制动扭矩对车辆进行制动控制。对此，在本发明实施例的一个优选实施方式中，智驾控制模式的初始策略除了可以包括上述步骤S1011至步骤S1016，还可以包括一个控制车辆制动的步骤。该步骤具体包括：在检测到车辆上电动机提供的能量回收扭矩无法满足车辆的轮端扭矩的需求时，可以根据能量回收扭矩、车端扭矩和补偿后的目标加速度（上述步骤S1015得到的补偿后的目标加速度），生成制动压力指令并将制动压力指令发送至车辆的制动控制单元（（Brake Control Unit，BCU），以使制动控制单元能够根据制动压力指令控制车辆减速，即通过制动控制单元进行机械制动。其中，电动机提供的能量回收扭矩无法满足车辆的轮端扭矩的需求是指能量回收扭矩小于车辆的轮端扭矩。在此情况下，需要借助机械制动来满足轮端扭矩的需求。对此，可以根据能量回收扭矩与轮端扭矩的差值确定机械制动扭矩的大小，进而再根据机械制动扭矩的大小和补偿后的目标加速度生成制动压力指令，使得制动控制单元可以在该指令的控制下产生相应大小的机械制动扭矩，满足轮端扭矩的需求。
如图5所示，在通过加速度控制环节得到初始轮端扭矩之后，可以根据电动机控制单元提供的能量回收扭矩进行纵向仲裁；如果能量回收扭矩小于初始轮端扭矩，那么就可以根据能量回收扭矩、初始轮端扭矩和补偿后的目标加速度生成制动压力指令，将这个制动压力指令发送至制动控制单元，通过制动控制单元控制车辆减速。需要说明的是，当能量回收扭矩大于等于初始轮端扭矩时，输入至电动机控制单元的最终轮端扭矩的大小与这个初始轮端扭矩的大小相同；当能量回收扭矩小于初始轮端扭矩的时，输入至电动机控制单元的最终轮端扭矩是其能够提供的能量回收扭矩。在本发明实施例中可以采用车辆技术领域中常规的制动压力指令生成方法，根据机械制动扭矩的大小与补偿后的目标加速度生成制动压力指令，本发明实施例对此不进行具体限定。
（二）对初始策略进行调整得到各个智驾控制模式的方法
由于瞬态加减速模式需要快速响应车辆的加减速需求，为了满足这个需求可以直接将上述智驾控制模式的初始策略作为瞬态加减速模式的控制策略，不对位置误差、速度误差和加速度误差不进行积分控制。而停车模式、定速巡航模式和稳态加减速模式主要是在上述初始策略的加速度控制环节增加积分控制，得到最终的控制策略。下面分别对停车模式、定速巡航模式和稳态加减速模式的控制策略进行说明。
1、停车模式
停车模式的控制策略包括前述步骤S1011至步骤S1015，其中，上述步骤S1016被替换成：对位置误差进行积分控制得到位置误差积分扭矩，根据加速度反馈扭矩、加速度前馈扭矩与位置误差积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩。具体地，可以将加速度反馈扭矩、加速度前馈扭矩与位置误差积分扭矩的加和结果作为车辆的轮端扭矩，也可以对这个加和结果与预设的增益值的乘积作为车辆的轮端扭矩。通过对位置误差进行积分控制可以对车辆进行更加精准的位置控制，使得车辆能够更好地执行与停车相关的任务。
参阅附图6，图6示例性示出了停车模式的控制策略。如图6所示，相比于图5所示的初始策略，停车模式的控制策略增加了一个积分控制器（图6中的虚线框），最终位置误差除了会输入至比例控制器，还会输入至这个积分控制器进行积分控制得到位置误差积分扭矩，最后同时根据加速度反馈扭矩、加速度前馈扭矩与位置误差积分扭矩的加和结果确定车辆的初始轮端扭矩。
2、定速巡航模式
定速巡航模式的控制策略包括前述步骤S1011至步骤S1015，其中，上述步骤S1016被替换成：对速度误差进行积分控制得到速度误差积分扭矩，根据加速度反馈扭矩、加速度前馈扭矩与速度误差积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩。具体地，可以将加速度反馈扭矩、加速度前馈扭矩与速度误差积分扭矩的加和结果作为车辆的轮端扭矩，也可以对这个加和结果与预设的增益值的乘积作为车辆的轮端扭矩。通过对速度误差进行积分控制可以对车辆进行更加精准的速度控制，使得车辆的实际速度稳定地维持在目标速度。
参阅附图7，图7示例性示出了定速巡航模式的控制策略。如图7所示，相比于图5所示的初始策略，定速巡航模式的控制策略也增加了一个积分控制器（图7中的虚线框），最终速度误差除了会输入至比例控制器，还会输入至这个积分控制器进行积分控制得到速度误差积分扭矩，最后同时根据加速度反馈扭矩、加速度前馈扭矩与速度误差积分扭矩的加和结果确定车辆的初始轮端扭矩。
3、稳态加减速模式
稳态加减速模式的控制策略包括前述步骤S1011至步骤S1015，其中，上述步骤S1016被替换成：对加速度误差进行积分控制得到加速度误差积分扭矩，根据加速度反馈扭矩、加速度前馈扭矩与加速度误差积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩。具体地，可以将加速度反馈扭矩、加速度前馈扭矩与加速度误差积分扭矩的加和结果作为车辆的轮端扭矩，也可以对这个加和结果与预设的增益值的乘积作为车辆的轮端扭矩。通过对加速度误差进行积分控制可以对车辆进行更加精准的加减速控制。
参阅附图8，图8示例性示出了稳态加减速模式的控制策略。如图8所示，相比于图5所示的初始策略，稳态加减速模式的控制策略中加速度控制环节的比例控制器替换成了比例积分控制器（图8中的虚线框），加速度误差会输入至这个比例积分控制器进行比例积分控制得到新的加速度反馈扭矩，最后根据这个新的加速度反馈扭矩与速度误差积分扭矩的加和结果确定车辆的初始轮端扭矩。需要说明的是，对加速度误差进行积分控制会得到加速度误差积分扭矩，上述新的加速度反馈扭矩是指原来的加速度反馈扭矩与这个加速度误差积分扭矩的加和结果。
以上是对第一个车辆的纵向控制方法实施例的说明。
二、第二个车辆的纵向控制方法实施例
在第二个方法实施例中，除了可以设定智驾控制模式，还可以设定对车辆进行纵向控制的纵向超控模式，其中，纵向超控模式的优先级高于智驾控制模式，纵向超控模式的控制策略与前述方法实施例中通过步骤S1011至步骤S1016所确定的初始策略相同。
由于纵向超控模式的优先级高于智驾控制模式，因而在确定当前控制周期的初始控制模式时，需要先判断是否满足纵向超控模式的成立条件，若满足则将纵向超控模式作为初始控制模式，若不满足则再依次对各个智驾控制模式（停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式与瞬态加减速模式）的成立条件进行判断，确定初始控制模式。
纵向超控模式的成立条件可以包括车辆加速踏板的扭矩请求信息大于由规划行驶轨迹信息确定的扭矩请求信息或者接收到车辆的底盘稳定控制系统输出的扭矩干预指令。扭矩请求信息可以包括加速度信息。车辆加速踏板的扭矩请求信息中的加速度信息是由驾驶员踩下加速踏板之后产生的加速度，由规划行驶轨迹信息确定的扭矩请求信息是规划行驶轨迹信息中的目标加速度。扭矩干预指令可以包括车辆的速度或加速度等信息。在将纵向超控模式作为当前控制周期的初始控制模式之后，可以在当前控制周期内按照初始控制模式并根据车辆加速踏板的扭矩请求信息或扭矩干预指令对车辆进行纵向控制。
若车辆加速踏板的扭矩请求信息大于由规划行驶轨迹信息确定的扭矩请求信息， 表明规划行驶轨迹信息无法满足车辆驾驶员的驾驶需求，因而需要优先满足车辆驾驶员的 驾驶需求，即采用纵向超控模式并根据车辆加速踏板的扭矩请求信息对车辆进行纵向控 制。例如，若对车辆加速踏板的扭矩请求信息进行解析得到加速度为
Figure 848701DEST_PATH_IMAGE022
，而规划行驶轨 迹信息中的目标加速度是
Figure 382451DEST_PATH_IMAGE023
，由于
Figure 436994DEST_PATH_IMAGE024
，此时会切换成纵向超控模式对车辆 进行纵向控制。需要说明的是，在切换成纵向超控模式后加速度控制环节输入的目标加速 度不再是由规划行驶轨迹信息确定的
Figure 601260DEST_PATH_IMAGE025
，而是对车辆加速踏板的扭矩请求信息解析得 到的
Figure 108464DEST_PATH_IMAGE022
。
车辆的底盘稳定控制系统用于维护车辆底盘的稳定性，在车辆底盘的稳定性较差时可以输出扭矩干预指令，控制车辆按照扭矩干预指令行驶。因此，若接收到底盘稳定控制系统输出的扭矩干预指令，表明当前车辆的底盘稳定性较差，为了保证车辆的行驶安全，也需要采用纵向超控模式并根据这个扭矩干预指令中的速度或加速度对车辆进行纵向控制。需要说明的是，底盘稳定控制系统是车辆上常规的底盘控制系统，本发明实施例不对底盘稳定控制系统的结构和控制原理进行具体限定，只要能够接收到底盘稳定控制系统输出的扭矩干预指令即可。
基于上述方法，不仅可以满足车辆驾驶员的驾驶需求，还可以保证车辆底盘的稳定性，提高车辆的行车安全。
以上是对第二个车辆的纵向控制方法实施例的说明。
三、第三个车辆的纵向控制方法实施例
在第三个方法实施例中，在当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式不同的情况下，还可以对当前控制周期的初始控制模式进行修正判断并根据判断的结果选择性地进行修正，以避免由于前后两个控制周期的控制模式类型发生改变，可能导致车辆的轮端扭矩的变化量较大，致使车辆的安全性和舒适性降低的问题。下面分别对不同智驾控制模式之间进行切换时初始控制模式的修正方法，以及由纵向超控模式切换至智驾控制模式或车辆启动后首次进入智驾控制模式时初始控制模式的修正方法进行说明。
（一）不同智驾控制模式之间进行切换时对当前控制周期的初始控制模式进行修正的方法
在当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式均是智驾控制模式且当前控制周期的初始控制模式是停车模式或定速巡航模式或稳态加减速模式的情况下，可以先判断当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式是否相同，若相同则不进行修正，若不同则可以通过图9所示的步骤S201至步骤S204对当前控制周期的初始控制模式进行修正。
步骤S201：获取在上一控制周期对车辆进行纵向控制时的上周期轮端扭矩。步骤S202：获取根据当前控制周期的初始控制模式与规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制得到的加速度反馈扭矩和加速度前馈扭矩。
步骤S203：根据上周期轮端扭矩、加速度反馈扭矩与加速度前馈扭矩，并通过下列公式（1）计算积分控制的初始值；
Figure 445905DEST_PATH_IMAGE008
（1）
在公式（1）中各参数含义分别如下：
Figure 620534DEST_PATH_IMAGE009
表示积分控制的初始值，
Figure 486859DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 950201DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 560174DEST_PATH_IMAGE012
分别表示上周期轮端扭矩、加速度反馈扭矩与加速度前馈扭矩。
步骤S204：根据积分控制的初始值对误差项进行积分控制得到误差项积分扭矩，根据加速度反馈扭矩、加速度前馈扭矩与误差项积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩，以形成修正后的初始控制模式。
如图6、图7、图8所示，当初始控制模式分别是停车模式、定速巡航模式和稳态加减速模式时误差项分别是位置误差、速度误差和加速度误差，误差项积分扭矩分别是位置误差积分扭矩、速度误差积分扭矩和加速度误差积分扭矩。
基于上述步骤S201至步骤S204所述的方法，可以通过设定积分控制的初始值的方式来实现不同智驾控制模式之间的过渡，以避免由于智驾控制模式的类型发生改变，导致车辆的轮端扭矩的变化量较大，致使车辆的安全性和舒适性降低的问题。
（二）由纵向超控模式切换至智驾控制模式或车辆启动后首次进入智驾控制模式时对当前控制周期的初始控制模式进行修正的方法
在本发明实施例中可以采用对当前控制周期进行扭矩过渡控制的方式来修正初始控制模式，而在当前控制周期未处于扭矩过渡控制和处于扭矩过渡控制时对初始控制模式的修正方法并不相同，下面分别对这两种情况的修正方法进行说明。
1、当前控制周期未处于扭矩过渡控制
在本发明实施例中可以设定扭矩过渡控制的进入条件，然后判断当前控制周期是否满足扭矩过渡控制的进入条件；若满足，则启动新一轮扭矩过渡控制并将当前控制周期的初始控制模式修正成过渡控制模式；若不满足，则不启动新一轮扭矩过渡控制并不对当前控制周期的初始控制模式进行修正。
下面分别对进入条件和过渡控制模式进行说明。
（1）进入条件
在本发明实施例中可以设定三个不同的进入条件，只要满足任意一个进入条件，就可以判定满足扭矩过渡控制的进入条件。
进入条件1：当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式分别是智驾控制模式和纵向超控模式，即由纵向超控模式切换至智驾控制模式。
进入条件2：当前控制周期为对车辆进行纵向控制的首个控制周期，即在车辆启动后首次进行纵向控制。
进入条件3：当前控制周期的初始控制模式是瞬态加减速模式且上一控制周期的初始控制模式是停车模式或定速巡航模式或稳态加减速模式，即由瞬态加减速模式切换至停车模式、定速巡航模式和稳态加减速模式中的任意一个模式。
（2）过渡控制模式
过渡控制模式的控制策略如下：
根据上一控制周期得到的车辆的上周期轮端扭矩与预设的变化斜率，对按照当前控制周期的初始控制模式与规划行驶轨迹信息得到的当前周期轮端扭矩进行修正，以缩小上周期轮端扭矩与当前周期轮端扭矩之间的差距，进而根据修正后的当前周期轮端扭矩对车辆进行纵向控制。其中，若当前控制周期的初始控制模式包含误差项，则控制初始控制模式停止对误差项进行积分控制，当初始控制模式分别是停车模式、定速巡航模式和稳态加减速模式时误差项分别是位置误差、速度误差和加速度误差。
在本发明实施例的一个优选实施方式中，可以根据上周期轮端扭矩与预设的变化斜率，并通过下列公式（2）对按照当前控制周期的初始控制模式与规划行驶轨迹信息得到的当前周期轮端扭矩进行修正。
Figure 589310DEST_PATH_IMAGE027
（2）
公式（2）中各参数含义分别如下：
Figure 626536DEST_PATH_IMAGE028
表示对当前周期轮端扭矩进行修正之后的扭矩，
Figure 639492DEST_PATH_IMAGE029
表示上周期轮端扭矩，
Figure 53155DEST_PATH_IMAGE030
表示预设的变化斜率，
Figure 936798DEST_PATH_IMAGE031
表示采样时间，min表示取最小值函数，max表示取最大 值函数，
Figure 613767DEST_PATH_IMAGE032
表示当前周期轮端扭矩。本领域技术人员可以根据实际需求灵活设置预设的 变化斜率的具体数值，本发明实施例对此不进行具体限定。
2、当前控制周期处于扭矩过渡控制
在本发明实施例中除了可以设定前述进入条件，还可以设定扭矩过渡控制的退出条件，然后分别判断当前控制周期是否满足扭矩过渡控制的进入条件和退出条件，最后根据不同的判断结果，采用不同的修正方法对初始控制模式进行修正。
退出条件包括：当前控制周期的上一控制周期对应的修正之前与修正之后的轮端扭矩之间的偏差绝对值小于预设的偏差阈值，以及在当前控制周期之前第二个控制周期对应的修正之前与修正之后的轮端扭矩之间的偏差绝对值大于等于预设的偏差阈值。
继续参阅公式（2），
Figure 582860DEST_PATH_IMAGE032
可以表示修正之前的轮端扭矩，
Figure 800215DEST_PATH_IMAGE033
可以表示修正之后 的轮端扭矩。假设当前控制周期是第5个控制周期，“当前控制周期的上一控制周期对应的 修正之前与修正之后的轮端扭矩之间的偏差绝对值小于预设的偏差阈值”指的是第4个控 制周期对应的
Figure 803943DEST_PATH_IMAGE032
与
Figure 386234DEST_PATH_IMAGE028
之间的偏差绝对值小于预设的偏差阈值，“当前控制周期之前第 二个控制周期对应的修正之前与修正之后的轮端扭矩之间的偏差绝对值大于等于预设的 偏差阈值”指的是第3个控制周期对应的
Figure 842623DEST_PATH_IMAGE032
与
Figure 863668DEST_PATH_IMAGE028
之间的偏差绝对值大于等于预设的偏 差阈值。本领域技术人员可以根据实际需求灵活设置偏差阈值的具体数值，本发明实施例 对此不进行具体限定。
下面对根据不同的判断结果，采用不同的修正方法对初始控制模式进行修正的方法进行说明。
若满足进入条件且满足退出条件，则不对当前控制周期的初始控制模式进行修正并结束本轮扭矩过渡控制；具体地，虽然当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式不同，但是由于当前控制周期之前至少一个控制周期的轮端扭矩已经满足退出条件，因此，可以结束本轮扭矩过渡控制，不再对当前控制周期的初始控制模式进行修正。若满足进入条件且不满足退出条件，则将当前控制周期的初始控制模式修正成过渡控制模式；具体地，由于当前控制周期之前至少一个控制周期的轮端扭矩还不满足退出条件，因此，不可以结束本轮扭矩过渡控制，需要对当前控制周期的初始控制模式进行修正。若不满足进入条件且满足退出条件，则不对当前控制周期的初始控制模式进行修正并结束本轮扭矩过渡控制；若不满足进入条件且不满足退出条件，则将当前控制周期的初始控制模式修正成上一控制周期实际采用的控制模式，其中，实际采用的控制模式是初始控制模式或过渡控制模式；具体地，不满足进入条件，表明当前控制周期与上一控制周期的轮端扭矩之间的差距没有很大，但是由于还不满足退出条件，因此为了保证车辆具备较高的舒适性，需要沿用上一控制周期实际采用的控制模式继续对车辆进行纵向控制。
通过上述扭矩过渡控制的方法，可以对轮端扭矩进行逐步地修正，以避免由于智驾控制模式的类型发生改变，导致车辆的轮端扭矩的变化量较大，致使车辆的安全性和舒适性降低的问题。
需要指出的是，尽管上述实施例中将各个步骤按照特定的先后顺序进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本发明的效果，不同的步骤之间并非必须按照这样的顺序执行，其可以同时（并行）执行或以其他顺序执行，这些变化都在本发明的保护范围之内。
本领域技术人员能够理解的是，本发明实现上述一实施例的方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。
进一步，本发明还提供了一种计算机设备。
参阅附图10，图10是根据本发明的一个计算机设备实施例的主要结构示意图。如图10所示，本发明实施例中的计算机设备主要包括存储装置和处理器，存储装置可以被配置成存储执行上述方法实施例的车辆纵向控制方法的程序，处理器可以被配置成用于执行存储装置中的程序，该程序包括但不限于执行上述方法实施例的车辆纵向控制方法的程序。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。
在本发明实施例中计算机设备可以是包括各种电子设备形成的控制装置设备。在一些可能的实施方式中，计算机设备可以包括多个存储装置和多个处理器。而执行上述方法实施例的车辆纵向控制方法的程序可以被分割成多段子程序，每段子程序分别可以由处理器加载并运行以执行上述方法实施例的车辆纵向控制方法的不同步骤。具体地，每段子程序可以分别存储在不同的存储装置中，每个处理器可以被配置成用于执行一个或多个存储装置中的程序，以共同实现上述方法实施例的车辆纵向控制方法，即每个处理器分别执行上述方法实施例的车辆纵向控制方法的不同步骤，来共同实现上述方法实施例的车辆纵向控制方法。上述多个处理器可以是部署于同一个设备上的处理器，例如上述计算机设备可以是由多个处理器组成的高性能设备，上述多个处理器可以是该高性能设备上配置的处理器。此外，上述多个处理器也可以是部署于不同设备上的处理器，例如上述计算机设备可以是服务器集群，上述多个处理器可以是服务器集群中不同服务器上的处理器。
参阅附图11，图11示例性示出了根据本发明的一个实施例的计算机设备的硬件环境示意图，如图11所示，在本发明实施例中计算机设备可以包括多个处理器，多个处理器分别可以作为纵向规划器、纵向控制器、状态观测器、VCU（Vehicle Control Unit，整车控制器）和BCU（Brake Control Unit，制动控制单元）。具体而言，纵向规划器可以根据车辆的行驶环境、驾驶员输入的目的地等信息规划出车辆的行驶轨迹信息，即前述方法实施例中所描述的车辆的规划行驶轨迹信息。纵向控制器可以获取纵向规划器得到的规划行驶轨迹信息，并根据规划行驶轨迹信息得到轮端扭矩，即前述方法实施例中附图5至附图8中的初始轮端扭矩。纵向控制器同时将这个初始轮端扭矩和补偿后的加速度，即前述方法实施例中附图5至附图8中的补偿后的加速度输入至VCU中。VCU可以根据电动机控制单元提供的能量回收扭矩进行纵向仲裁，如果能量回收扭矩无法满足这个初始轮端扭矩的需求，那么就可以根据能量回收扭矩、初始轮端扭矩和补偿后的目标加速度生成制动压力指令，将这个制动压力指令输出至BCU，BCU可以根据这个制动压力指令控制车辆减速。其中，状态观测器可以获取车辆的实际位置、实际速度、实际加速度、车辆质量和车辆的行驶阻力扭矩等。
进一步，本发明还提供了一种计算机可读存储介质。
在根据本发明的一个计算机可读存储介质的实施例中，计算机可读存储介质可以被配置成存储执行上述方法实施例的车辆纵向控制方法的程序，该程序可以由处理器加载并运行以实现上述车辆纵向控制方法。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，具体技术细节未揭示的，请参照本发明实施例方法部分。该计算机可读存储介质可以是包括各种电子设备形成的存储装置设备，可选的，本发明实施例中计算机可读存储介质是非暂时性的计算机可读存储介质。
进一步，本发明还提供了一种车辆。在根据本发明的一个车辆的实施例中，车辆可以包括上述计算机设备实施例所述的计算机设备。在本实施例中车辆可以是自动驾驶车辆、无人车等车辆。此外，按照动力源类型划分，本实施例中车辆可以是燃油车、电动车、电能与燃油混合的混动车或使用其他新能源的车辆等。
至此，已经结合附图所示的一个实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆纵向控制方法，其特征在于，所述方法包括：
设定对车辆进行纵向控制的智驾控制模式，其中，所述智驾控制模式包括停车模式、定速巡航模式、稳态加减速模式和瞬态加减速模式；
获取在当前控制周期内车辆的规划行驶轨迹信息；
根据所述规划行驶轨迹信息，依次对所述停车模式、所述定速巡航模式、所述稳态加减速模式与所述瞬态加减速模式的成立条件进行判断，以确定一个智驾控制模式作为当前控制周期的初始控制模式；
在当前控制周期内按照所述初始控制模式并根据所述规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制。
2.根据权利要求1所述的车辆纵向控制方法，其特征在于，所述规划行驶轨迹信息包括多个按照时间由先至后排列的目标点，所述目标点至少包含车辆在所述目标点对应时刻的目标速度和目标加速度，所述方法还包括通过下列方式确定当前控制周期的初始控制模式：
步骤S11：判断所述目标速度是否满足所述停车模式的成立条件；
若是，则所述初始控制模式是所述停车模式；若否，则转至步骤S12：
步骤S12：判断所述目标加速度是否满足所述定速巡航模式的成立条件；若是，则所述初始控制模式是所述定速巡航模式；若否，则转至步骤S13；
步骤S13：判断由所述目标加速度确定的目标加加速度是否满足所述稳态加减速模式的成立条件；
若是，则所述初始控制模式是所述稳态加减速模式；若否，则所述初始控制模式是所述瞬态加减速模式。
3.根据权利要求2所述的车辆纵向控制方法，其特征在于，所述方法还包括通过下列方 式判断在当前控制周期内车辆的行驶轨迹参数
Figure 362560DEST_PATH_IMAGE001
是否满足其对应的智驾控制模式的成 立条件：
根据所述行驶轨迹参数
Figure 76439DEST_PATH_IMAGE001
的类型，分别确定参数阈值的下限值
Figure 387334DEST_PATH_IMAGE002
和上限值
Figure 516964DEST_PATH_IMAGE003
；
对所述行驶轨迹参数
Figure 862495DEST_PATH_IMAGE004
与所述参数阈值的下限值
Figure 481695DEST_PATH_IMAGE002
和上限值
Figure 279887DEST_PATH_IMAGE003
进行比较；
若
Figure 9945DEST_PATH_IMAGE005
且持续预设时长，则判定满足所述成立条件；
若
Figure 413245DEST_PATH_IMAGE006
且上一控制周期的初始控制模式也是所述行驶轨迹参数
Figure 203346DEST_PATH_IMAGE004
对应 的初始控制模式，则判定满足所述成立条件；
若
Figure 692097DEST_PATH_IMAGE007
，则判定不满足所述成立条件；
其中，当所述行驶轨迹参数
Figure 960267DEST_PATH_IMAGE004
分别是所述目标速度、所述目标加速度和所述目标加加 速度时所述行驶轨迹参数
Figure 280390DEST_PATH_IMAGE004
对应的初始控制模式分别是所述停车模式、所述定速巡航模 式和所述稳态加减速模式。
4.根据权利要求1所述的车辆纵向控制方法，其特征在于，“设定对车辆进行纵向控制的智驾控制模式”的步骤具体包括：
步骤S21：通过下列方式设定所述智驾控制模式的初始策略；
获取车辆的规划行驶轨迹信息，其中，所述规划行驶轨迹信息包括多个按照时间由先至后排列的目标点，所述目标点至少包含车辆在所述目标点对应时刻的目标位置、目标速度和目标加速度；
对根据车辆的目标位置与实际位置确定的位置误差进行比例控制得到速度补偿值，对根据车辆的目标速度、实际速度与所述速度补偿值确定的速度误差进行比例控制得到加速度补偿值，对根据车辆的目标加速度、实际加速度与所述加速度补偿值确定的加速度误差进行比例控制得到加速度反馈扭矩；
根据车辆的目标加速度与所述加速度补偿值得到补偿后的目标加速度，将所述补偿后的目标加速度与车辆质量的乘积作为加速度阻力扭矩，将所述加速度阻力扭矩与车辆的行驶阻力扭矩的加和结果作为加速度前馈扭矩；
根据所述加速度反馈扭矩与所述加速度前馈扭矩，确定车辆的轮端扭矩；
步骤S22：将所述初始策略作为所述瞬态加减速模式的控制策略，以形成所述瞬态加减速模式；
步骤S23：通过下列方式对“根据所述加速度反馈扭矩与所述加速度前馈扭矩，确定车辆的轮端扭矩”的步骤进行调整，以分别形成所述停车模式、所述定速巡航模式和所述稳态加减速模式：
对所述位置误差进行积分控制得到位置误差积分扭矩，根据所述加速度反馈扭矩、所述加速度前馈扭矩与所述位置误差积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩，以形成所述停车模式；
对所述速度误差进行积分控制得到速度误差积分扭矩，根据所述加速度反馈扭矩、所述加速度前馈扭矩与所述速度误差积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩，以形成所述定速巡航模式；
对所述加速度误差进行积分控制得到加速度误差积分扭矩，根据所述加速度反馈扭矩、所述加速度前馈扭矩与所述加速度误差积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩，以形成所述稳态加减速模式。
5.根据权利要求4所述的车辆纵向控制方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述初始策略作为对车辆进行纵向控制的纵向超控模式的控制策略，以形成所述纵向超控模式；
在“根据所述规划行驶轨迹信息，依次对所述停车模式、所述定速巡航模式、所述稳态加减速模式与所述瞬态加减速模式的成立条件进行判断，以确定一个智驾控制模式作为当前控制周期的初始控制模式”的步骤之前，所述方法还包括：
判断是否满足所述纵向超控模式的成立条件，其中，所述成立条件包括车辆加速踏板的扭矩请求信息大于由所述规划行驶轨迹信息确定的扭矩请求信息或者接收到车辆的底盘稳定控制系统输出的扭矩干预指令，所述扭矩请求信息包括加速度信息；
若是，则将所述纵向超控模式作为当前控制周期的初始控制模式，在当前控制周期内按照所述初始控制模式并根据所述车辆加速踏板的扭矩请求信息或所述扭矩干预指令对车辆进行纵向控制，同时不再执行“根据所述规划行驶轨迹信息，依次对所述停车模式、所述定速巡航模式、所述稳态加减速模式与所述瞬态加减速模式的成立条件进行判断，以确定一个智驾控制模式作为当前控制周期的初始控制模式”的步骤和“在当前控制周期内按照所述初始控制模式并根据所述规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制”的步骤；
若否，继续执行“根据所述规划行驶轨迹信息，依次对所述停车模式、所述定速巡航模式、所述稳态加减速模式与所述瞬态加减速模式的成立条件进行判断，以确定一个智驾控制模式作为当前控制周期的初始控制模式”的步骤；
和/或，
“设定所述智驾控制模式的初始策略”的步骤还包括：
在检测到车辆上电动机提供的能量回收扭矩无法满足所述车辆的轮端扭矩的需求时，根据所述能量回收扭、所述轮端扭矩与所述补偿后的目标加速度，生成制动压力指令并将所述制动压力指令发送至车辆的制动控制单元，以使所述制动控制单元能够根据所述制动压力指令控制车辆减速。
6.根据权利要求4所述的车辆纵向控制方法，其特征在于，在当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式均是智驾控制模式且当前控制周期的初始控制模式是所述停车模式或所述定速巡航模式或所述稳态加减速模式的情况下，在“在当前控制周期内按照所述初始控制模式并根据所述规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制”的步骤之前，所述方法还包括通过下列方式对当前控制周期的初始控制模式进行修正：
判断当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式是否相同；
若相同，则不进行修正；
若不同，则通过下列方式进行修正：
获取在上一控制周期对车辆进行纵向控制时的上周期轮端扭矩；
获取根据当前控制周期的初始控制模式与规划行驶轨迹信息，对车辆进行纵向控制得到的所述加速度反馈扭矩和所述加速度前馈扭矩；
根据所述上周期轮端扭矩、所述加速度反馈扭矩与所述加速度前馈扭矩，并通过下列公式计算积分控制的初始值；
Figure 241392DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 217439DEST_PATH_IMAGE009
表示积分控制的初始值，
Figure 23721DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 463929DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 330254DEST_PATH_IMAGE012
分别表示所述上周期轮端扭矩、 所述加速度反馈扭矩与所述加速度前馈扭矩；
根据所述积分控制的初始值对误差项进行积分控制得到误差项积分扭矩，根据所述加速度反馈扭矩、所述加速度前馈扭矩与所述误差项积分扭矩，确定车辆的轮端扭矩，以形成修正后的初始控制模式；
其中，当所述初始控制模式分别是所述停车模式、所述定速巡航模式和所述稳态加减速模式时所述误差项分别是所述位置误差、所述速度误差和所述加速度误差，所述误差项积分扭矩分别是所述位置误差积分扭矩、所述速度误差积分扭矩和所述加速度误差积分扭矩。
7.根据权利要求5所述的车辆纵向控制方法，其特征在于，所述方法还包括在当前控制周期未处于扭矩过渡控制时通过下列方式对当前控制周期的初始控制模式进行修正：
判断当前控制周期是否满足扭矩过渡控制的进入条件；
若是，则启动新一轮扭矩过渡控制并将当前控制周期的初始控制模式修正成过渡控制模式；若否，则不启动新一轮扭矩过渡控制并不对当前控制周期的初始控制模式进行修正；
其中，
所述过渡控制模式是指：根据上一控制周期得到的车辆的上周期轮端扭矩与预设的扭矩变化斜率，对按照当前控制周期的初始控制模式与规划行驶轨迹信息得到的当前周期轮端扭矩进行修正，以缩小所述上周期轮端扭矩与所述当前周期轮端扭矩之间的差距，进而根据修正后的所述当前周期轮端扭矩对车辆进行纵向控制；
并且其中，若当前控制周期的初始控制模式包含误差项，则控制所述初始控制模式停止对所述误差项进行积分控制，当所述初始控制模式分别是所述停车模式、所述定速巡航模式和所述稳态加减速模式时所述误差项分别是所述位置误差、所述速度误差和所述加速度误差；
所述进入条件包括：当前控制周期与上一控制周期的初始控制模式分别是所述智驾控制模式和所述纵向超控模式，或者当前控制周期为对车辆进行纵向控制的首个控制周期，或者当前控制周期的初始控制模式是所述瞬态加减速模式且上一控制周期的初始控制模式是所述停车模式或所述定速巡航模式或所述稳态加减速模式；
和/或，
所述方法还包括在当前控制周期处于扭矩过渡控制时通过下列方式对当前控制周期的初始控制模式进行修正：
判断当前控制周期是否满足扭矩过渡控制的进入条件和退出条件；
若满足进入条件且满足退出条件，则不对当前控制周期的初始控制模式进行修正并结束本轮扭矩过渡控制；
若满足进入条件且不满足退出条件，则将当前控制周期的初始控制模式修正成过渡控制模式；
若不满足进入条件且满足退出条件，则不对当前控制周期的初始控制模式进行修正并结束本轮扭矩过渡控制；
若不满足进入条件且不满足退出条件，则将当前控制周期的初始控制模式修正成上一控制周期实际采用的控制模式，所述实际采用的控制模式是初始控制模式或过渡控制模式；
其中，所述退出条件包括：
当前控制周期的上一控制周期对应的修正之前与修正之后的轮端扭矩之间的偏差绝对值小于预设的偏差阈值，以及
在当前控制周期之前第二个控制周期对应的修正之前与修正之后的轮端扭矩之间的偏差绝对值大于等于预设的偏差阈值。
8.一种计算机设备，包括处理器和存储装置，所述存储装置适于存储多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由所述处理器加载并运行以执行权利要求1至7中任一项所述的车辆纵向控制方法。
9.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条程序代码，其特征在于，所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行权利要求1至7中任一项所述的车辆纵向控制方法。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求8所述的计算机设备。
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